CC BY
157
Секция «Сварка летательньш аппаратов и родственнее технологии»
УДК 621.762.016
К. А. Брот, И. А. Сорвачев Научный руководитель - Л. Г. Семичева Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ СВАРКИ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКОЙ
На сегодняшний день существует много способов сварки, которые целесообразно применять в том или ином случае. Однако нельзя сказать, что тот или иной способ хуже или лучше другого. У каждого есть свои недостатки и свои преимущества. Одним из перспективных способов сварки является сварка порошковой проволокой.
Сущность сварки порошковой проволокой. Данный вид сварки применяется достаточно часто, так как имеет множество преимуществ. Например, обычная флюсовая сварка может быть затруднена по причине невозможности точно направить электрод в нужное место (разделку). Кроме того, наблюдать за формированием шва тоже не представляется возможным. Особенно остро эти проблемы встают, если речь идет о полуавтоматическом процессе. Если рассматривать сварку в защитном газе, то и тут не все гладко. Данная защита может постоянно нарушаться из-за сквозняка. Кроме того, сопла, подающие защитный газ, могут забрызгиваться в процессе сварки.
В таких условиях целесообразно будет воспользоваться порошковой проволокой [1]. Она сочетает в себе все такие положительные качества открытых электродов, как легирование и защита, а также раскисление металла, и такие положительные свойства механизированной сварки при помощи обычной цельной проволоки, как высокая производительность.
Стоит отметить и то, что порошковая проволока не требует наличие газового баллона, различных шлангов и редукторов, а также флюсовой аппаратуры и самого флюса. На протяжении всего процесса можно легко направлять электрод в разделку, есть возможность следить за формированием сварного шва - это, пожалуй, основные преимущества использования проволоки порошковой для дуговой сварки.
Порошковая проволока расплавляется таким образом, как было заложено в процессе ее производства. Все дело в том, что конструкция проволоки является определяющей для процесса расплавления ее дугой. Внутренняя полость металлической оболочки заполнена неметаллическими материалами примерно на 70 процентов, точнее - от 50 до 70 процентов. Это означает, что сопротивление электрическому току такого сердечника будет в сотни раз больше, чем сопротивление металлической оболочки.
По этой причине металлическая оболочка плавится значительно быстрее. Расплавление же сердечника осуществляется частично за счет теплоизлучения сварочной дуги и частично за счет теплопередачи сильно нагретого металла. Поэтому в процессе сварки внутренний материал проволоки может касаться ванны расплавленного металла и даже попадать в него в нерасплавленном виде (см. рисунок).
Основные недостатки. При многослойной сварки перед каждым следующим этапом (слоем), предыду-
щий шов нужно тщательно зачищать, чтобы избавиться от слоя шлака.
Процесс сварки порошковой проволокой
Порошковая проволока обладает малой жесткостью. Это требует применения механизма автоматической подачи проволоки с ограниченным усилием сжатия на подающих роликах.
Стандартная порошковая проволока, имеющая диаметр 2,6 и более миллиметра, требует применение дуги с повышенным током с целью непрерывного горения. Этот факт позволяет использовать такой материал только в нижнем положении, крайне редко -в вертикальном. Объясняется такое ограничение тем, что сварочная ванна имеет достаточно большой объем. Кроме того, на поверхности образуются текучие шлаки. Все это неспособно удержаться в потолочном или даже в вертикальном положении поверхностным натяжением самого материала и давлением, создаваемым сварочной дугой.
Еще одним недостатком можно отметить и то, что в процессе сварки велика вероятность того, что в сварном шве могут образоваться поры, которые являются следствием наличия пустот и неравномерности заполнения пространства внутри металлической оболочки.
Лучшим выходом будет использование проволоки в углекислом газе [2]. В этом случае вероятность возникновения пор в швах в значительной степени снижается. Стоит учесть и то, что от состава наполнителя, которым обладает порошковая проволока, зависит выбор таких параметров используемого тока, как полярность (прямая или обратная) и вид характеристики (крутопадающая или жесткая).
Преимущества. Порошковая проволока для дуговой сварки является тем материалом, который позволяет применять ток очень большой плотности (около 200 ампер на квадратный миллиметр, в сравнении
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2014. Технические науки
с обычным электродом - около 20 ампер на единицу площади). Это позволяет плавить большое количество металла, что увеличивает производительность. Эта величина лежит в пределах от 10 до 11 килограмм в час. При этом сила тока равна 400-500 ампер.
Еще одним большим преимуществом порошковой проволоки является то, что в процессе сварки получаются материалы с таким химическим составом, повторить который в обычной промышленности практически невозможно. Например, при добавлении в порошок пыли никеля, хрома и молибдена способствуют созданию химического состава, получить который в результате обычных промышленных процессов невозможно [3]. Именно это свойство порошковой
сварки делает ее очень популярной в производстве наплавочных работ.
Библиографические ссылки
1. Мойсов Л. П. Порошковая проволока - сварочный материал XXI века // Монтажные и специальные работы в строительстве. 2002. № 9. С. 7-10.
2. Мустафин Ф. М., Блехерова Н. Г., Быков Л. И. Современные технологии сварки трубопроводов. СПб. : Недра, 2010.
3. Мустафин Ф. М., Блехерова Н. Г., Квитковский О. П., Котельников С. А. Сварка трубопроводов. М. : Недра, 2002.
© Брот К. А., Сорвачев И. А., 2014
УДК 621.762.34
К. А. Брот, И. С. Сорвачев Научный руководитель - Л. Г. Семичева Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ
Сварка порошковой проволокой является прогрессивным способом сварки, применение которого обеспечит увеличение производительности и качества сварочных работ. В данном способе сварки очень многое зависит от применяемой порошковой проволоки, рассмотрим в статье технологию ее изготовления.
Порошковая проволока представляет собой трубку (см. рисунок), внутренняя полость которой заполнена флюсом и металлической пыльцой (порошком). Основой для такой проволоки служит металлическая лента, которая подвергается холодному формованию. Сформованная проволока наполняется порошком и флюсом. Завершающим этапом в изготовлении порошковой проволоки является ее растяжка до нужного размера.
К порошковой проволоке предъявляются следующие требования [1]:
- легкое возбуждение дуги и стабильность ее горения;
- равномерное плавление проволоки при минимальном разбрызгивании;
- для обеспечения защиты, шлак должен равномерно покрывать сварной шов, а после остывания легко удаляться;
- качество сварного шва должно удовлетворять требованиям действующих нормативных и методических документов.
Строение порошковой проволоки
Производство порошковой проволоки состоит из следующих основных операций:
1) подготовка ленты и шихты;
2) формирование профиля и засыпка его шихтой;
3) волочение;
4) контроль.
Подготовка ленты заключается в следующем. Рулон ленты шириной 100-150 мм определенной толщины на специальном оборудовании разрезают на полосы шириной, зависящей от конструкции сечения проволоки, и наматывают на кассеты. Одновременно ленту очищают от следов масла и влаги. Подготовленную таким образом ленту подают в кассетах к волочильному стану.
Для изготовления порошковой проволоки применяется мягкая стальная лента толщиной 0,4-0,5 мм и шириной 30-34 мм.
На кромках ленты, предназначенной для изготовления порошковой проволоки, дефекты не допускаются. Допускаются заусенцы, величиной не более половины предельного отклонения по толщине.
Изготовление порошковой проволоки различных сложных сечений позволяет регулировать соотношение массы шихты и оболочки, но при этом трудно обеспечивать равномерность заполнения проволоки шихтой.
Одновременно готовят шихту: взвешивают предварительно обработанные и подготовленные компоненты по заданной рецептуре. Компоненты перемешивают в смесителях до получения однородной массы и подают в емкостях к засыпным устройствам волочильных станов. В формующем устройстве проис-
